JP2000299495A - Light emitting diode and its manufacture - Google Patents
Light emitting diode and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、屋内,屋外用表
示パネル、車載用表示ランプ、信号機および携帯電話数
字表示用バックライト等に使用される高輝度のＧaＰ系
の発光ダイオードおよびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-luminance GaP-based light-emitting diode used for indoor and outdoor display panels, on-vehicle display lamps, traffic lights, and backlights for digital display of mobile phones, and a method of manufacturing the same. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、発光ダイオードとしては、赤色お
よび黄緑から緑色発光のＧaＰ系のものがあり、窒素を
ドープした黄緑から緑色発光のＧaＰ発光ダイオードが
主に屋外表示用として使用されている。この窒素ドープ
ＧaＰ発光ダイオードの高輝度化の手法としては、 窒素ドープ量増加による発光の高効率化 ＰＮ接合近傍発光領域の結晶性の向上 エピタキシャル層構造内部に形成された電流阻止層
の電流拡散効果による発光領域の拡大 といった結晶成長および積層構造の改善が行われてい
る。また、結晶成長後のチップ形成プロセス段階では、
チップの天面および側面を化学的な処理により粗面化す
ることにより光の外部取り出し効率を向上させる方法
や、ウェハー裏面の鏡面化による光反射率を向上させる
方法およびウェハー裏面側の電極面積を減少させて光吸
収量を減少させる方法等がある。2. Description of the Related Art Conventionally, there is a GaP-based light emitting diode which emits red and yellow-green to green light, and a GaP light-emitting diode which emits yellow-green to green light doped with nitrogen is mainly used for outdoor display. I have. Techniques for increasing the brightness of this nitrogen-doped GaP light emitting diode include: increasing the efficiency of light emission by increasing the amount of nitrogen doping; improving the crystallinity of the light emitting region near the PN junction; and the current diffusion effect of the current blocking layer formed inside the epitaxial layer structure. Improvements in crystal growth and laminated structure, such as the enlargement of the light emitting region, have been made. In the chip formation process stage after crystal growth,
A method for improving the external extraction efficiency of light by roughening the top and side surfaces of the chip by chemical treatment, a method for improving the light reflectance by mirroring the back surface of the wafer, and reducing the electrode area on the back surface side of the wafer There is a method of reducing the amount of light absorption by reducing the amount.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記発光ダ
イオードが形成されたＧaＰエピタキシャルウェハーの
裏面(通常はＡ面の(１１１)面)は粗面状態であり、チッ
プ分割をして発光ダイオードとしたときにチップ裏面で
光が反射せずに透過,散乱を起こし、結果として光の外
部取り出し効率が低下するという問題がある。また、電
極を形成する段階においてウエハー裏面が粗面状態であ
るため、電極材料の密着性が悪くなるという問題があ
る。そこで、このような問題を解決するため、ウエハー
裏面側を可能な限り平滑な面となるように研磨する方法
が提案されている。しかしながら、上記ウエハー裏面側
を鏡面とするための機械的研磨や化学的処理による研磨
では、結晶内部にダメージを与えるため、発光ダイオー
ドの信頼性が低下したり、特性不良が発生したりする可
能性がある。また、研磨およびダメージ緩和のための化
学処理というプロセスが必要となり、その分製造コスト
がかかる。The back surface of the GaP epitaxial wafer on which the light emitting diode is formed (usually the (111) surface of the A surface) is rough, and the light emitting diode is obtained by dividing the chip. There is a problem in that light is sometimes transmitted and scattered without being reflected on the back surface of the chip, and as a result, the efficiency of extracting light to the outside is reduced. In addition, since the back surface of the wafer is rough at the stage of forming the electrodes, there is a problem that the adhesion of the electrode material is deteriorated. In order to solve such a problem, a method has been proposed in which the back surface of the wafer is polished so as to be as smooth as possible. However, the mechanical polishing or chemical polishing for making the rear surface of the wafer a mirror surface may damage the inside of the crystal, which may reduce the reliability of the light emitting diode or cause poor characteristics. There is. In addition, a process of polishing and chemical treatment for alleviating damage is required, which increases the manufacturing cost.
【０００４】そこで、この発明の目的は、結晶内部にダ
メージを与えることなく、高効率でかつ安価な発光ダイ
オードおよびその製造方法を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a highly efficient and inexpensive light emitting diode without damaging the inside of the crystal and a method of manufacturing the same.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発光ダイオードは、第１導電型ＧaＰ基
板の表面に、少なくとも第１の第１導電型ＧaＰエピタ
キシャル層と、第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル
層と、第２の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層とが積
層された発光ダイオードであって、上記第１導電型Ｇa
Ｐ基板の裏面に形成された反射用ＧaＰエピタキシャル
層を備えたことを特徴としている。In order to achieve the above object, a light emitting diode according to a first aspect of the present invention comprises a first conductive type GaP substrate having at least a first first conductive type GaP epitaxial layer on a surface of a first conductive type GaP substrate. A light emitting diode in which a second conductivity type GaP epitaxial layer and a second second conductivity type GaP epitaxial layer are stacked, wherein the first conductivity type GaP epitaxial layer is a light emitting diode.
A reflective GaP epitaxial layer formed on the back surface of the P substrate is provided.
【０００６】上記請求項１の発光ダイオードによれば、
通常のエピタキシャル成長工程において第１導電型Ｇa
Ｐ基板の裏面に形成された反射用ＧaＰエピタキシャル
層によって裏面側に鏡面状態が形成されて、裏面の反射
率が高くなると共に、エピタキシャル成長終了後に新た
に裏面側を鏡面研磨する必要がなくなるため、安価な発
光ダイオードの作成が可能となる。したがって、結晶内
部にダメージを与えることなく、高効率でかつ安価な高
輝度発光ダイオードを実現できる。According to the light emitting diode of the first aspect,
In the normal epitaxial growth process, the first conductivity type Ga
The reflective GaP epitaxial layer formed on the back surface of the P substrate forms a mirror surface state on the back surface side, which increases the reflectance of the back surface and eliminates the need to newly mirror-polish the back surface after the end of epitaxial growth. It is possible to produce a light emitting diode. Therefore, a highly efficient and inexpensive high-brightness light-emitting diode can be realized without damaging the inside of the crystal.
【０００７】また、請求項２の発光ダイオードは、請求
項１の発光ダイオードにおいて、上記反射用ＧaＰエピ
タキシャル層は、少なくとも上記第２の第１導電型Ｇa
Ｐエピタキシャル層を有し、上記第２の第１導電型Ｇa
Ｐエピタキシャル層のキャリア濃度を上記第１導電型Ｇ
aＰ基板よりも高い５×１０17ｃｍ-3以上にしたことを
特徴としている。The light emitting diode according to a second aspect of the present invention is the light emitting diode according to the first aspect, wherein the reflective GaP epitaxial layer has at least the second first conductivity type Ga.
A second epitaxial layer having a P epitaxial layer;
The carrier concentration of the P epitaxial layer is set to the first conductivity type G
It is characterized in that it is 5 × 10 17 cm −3 or more, which is higher than the aP substrate.
【０００８】上記請求項２の発光ダイオードによれば、
上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層のキャリ
ア濃度を第１導電型ＧaＰ基板よりも高い５×１０17ｃ
ｍ-3以上にすることにより、オーミック特性が取りやす
くなると共に、上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシ
ャル層が電流阻止層として働き、電流広がり効果が向上
し、発光領域が拡大する。According to the light emitting diode of the second aspect,
The carrier concentration of the second first conductivity type GaP epitaxial layer is 5 × 10 17 c higher than that of the first conductivity type GaP substrate.
By setting it to m −3 or more, the ohmic characteristics can be easily obtained, and the second first conductivity type GaP epitaxial layer functions as a current blocking layer, thereby improving the current spreading effect and expanding the light emitting region.
【０００９】また、請求項３の発光ダイオードは、請求
項１の発光ダイオードにおいて、上記反射用ＧaＰエピ
タキシャル層は、少なくとも上記第２の第１導電型Ｇa
Ｐエピタキシャル層を有し、上記第２の第１導電型Ｇa
Ｐエピタキシャル層のキャリア濃度を５〜５０×１０15
ｃｍ-3としたことを特徴としている。The light emitting diode according to a third aspect of the present invention is the light emitting diode according to the first aspect, wherein the reflective GaP epitaxial layer has at least the second first conductivity type Ga.
A second epitaxial layer having a P epitaxial layer;
The carrier concentration of the P epitaxial layer is 5 to 50 × 10 15
cm -3 .
【００１０】上記請求項３の発光ダイオードによれば、
上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層のキャリ
ア濃度を５〜５０×１０15ｃｍ-3とすることにより、第
２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層が高抵抗層とな
って電流阻止層として働き、電流広がり効果が向上し、
発光領域が拡大する。According to the light emitting diode of the third aspect,
By setting the carrier concentration of the second first conductivity type GaP epitaxial layer to 5 to 50 × 10 15 cm −3 , the second first conductivity type GaP epitaxial layer becomes a high resistance layer and serves as a current blocking layer. Work, the current spreading effect is improved,
The light emitting area expands.
【００１１】また、請求項４の発光ダイオードは、請求
項１の発光ダイオードにおいて、上記反射用ＧaＰエピ
タキシャル層は、上記第１導電型ＧaＰ基板の裏面に順
次形成された第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層
と第３の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層と第４の第
２導電型ＧaＰエピタキシャル層とからなることを特徴
としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the light emitting diode of the first aspect, the reflective GaP epitaxial layer is formed on the back surface of the first conductivity type GaP substrate in the second first conductivity type. It is characterized by comprising a GaP epitaxial layer, a third second conductivity type GaP epitaxial layer and a fourth second conductivity type GaP epitaxial layer.
【００１２】上記請求項４の発光ダイオードによれば、
上記第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成す
るときに、同時に裏面側の第３の第２導電型ＧaＰエピ
タキシャル層を形成し、上記第２の第２導電型ＧaＰエ
ピタキシャル層を形成するときに、同時に裏面側の第４
の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成することに
よって、後工程に鏡面状態に影響するエピタキシャル成
長工程がなくなり、第４の第２導電型ＧaＰエピタキシ
ャル層により裏面側の鏡面状態を容易に維持できる。According to the light emitting diode of the fourth aspect,
When forming the first second conductivity type GaP epitaxial layer, simultaneously forming the third second conductivity type GaP epitaxial layer on the back surface side and forming the second second conductivity type GaP epitaxial layer At the same time
By forming the second-conductivity-type GaP epitaxial layer, there is no need for an epitaxial growth step which affects the mirror state in a later step, and the rear-surface-side mirror state can be easily maintained by the fourth second-conductivity-type GaP epitaxial layer.
【００１３】また、請求項５の発光ダイオードは、請求
項２乃至４のいずれか１つの発光ダイオードにおいて、
上記反射用ＧaＰエピタキシャル層は所定の形状にパタ
ーンニングされ、少なくとも上記第１導電型ＧaＰ基板
の裏面が露出した領域に形成された電極を備えたことを
特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the light emitting diode according to any one of the second to fourth aspects,
The reflective GaP epitaxial layer is patterned into a predetermined shape, and includes an electrode formed at least in a region where the back surface of the first conductive type GaP substrate is exposed.
【００１４】上記請求項５の発光ダイオードによれば、
上記反射用ＧaＰエピタキシャル層をエッチング処理に
より所定の形状にパターンニングして、上記第１導電型
ＧaＰ基板の裏面が露出した領域に電極を形成すること
により、パターンニングされた電極と同様に、電流広が
りがよくなり、発光領域が拡大する。なお、上記第１導
電型ＧaＰ基板の裏面が露出した領域および残された上
記反射用ＧaＰエピタキシャル層を全て覆うように電極
を形成してもよく、この場合、残された上記反射用Ｇa
Ｐエピタキシャル層が高抵抗層となって電流阻止層とし
て働き、電流広がりがよくなり、発光領域が拡大する。According to the light emitting diode of the fifth aspect,
The reflective GaP epitaxial layer is patterned into a predetermined shape by an etching process, and an electrode is formed in a region where the back surface of the first conductivity type GaP substrate is exposed. The spread becomes better, and the light emitting area expands. An electrode may be formed so as to cover the entire region where the back surface of the first conductivity type GaP substrate is exposed and the remaining reflective GaP epitaxial layer. In this case, the remaining reflective GaP epitaxial layer is formed.
The P epitaxial layer becomes a high-resistance layer and functions as a current blocking layer, thereby improving current spreading and expanding a light emitting region.
【００１５】また、請求項６の発光ダイオードは、請求
項２または３の発光ダイオードにおいて、上記反射用Ｇ
aＰエピタキシャル層は、上記第２の第１導電型ＧaＰエ
ピタキシャル層であって、上記第２の第１導電型ＧaＰ
エピタキシャル層の表面に形成された所定の形状の電極
か、または、上記反射用ＧaＰエピタキシャル層の全表
面に形成された電極を備えたことを特徴としている。The light emitting diode according to claim 6 is the light emitting diode according to claim 2 or 3, wherein
The aP epitaxial layer is the second first conductivity type GaP epitaxial layer, and the second first conductivity type GaP
An electrode of a predetermined shape formed on the surface of the epitaxial layer or an electrode formed on the entire surface of the reflective GaP epitaxial layer is provided.
【００１６】上記請求項６の発光ダイオードによれば、
上記第１導電型ＧaＰ基板の裏面に形成された上記第２
の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に所定の形
状の電極を形成することによって、第２の第１導電型Ｇ
aＰエピタキシャル層の全表面を鏡面状態に保つことが
できる。また、上記反射用ＧaＰエピタキシャル層の全
表面に電極を形成することによって、第２の第１導電型
ＧaＰエピタキシャル層の全表面を鏡面状態に保つこと
ができる。According to the light emitting diode of the sixth aspect,
The second conductive layer formed on the back surface of the first conductive type GaP substrate.
By forming an electrode of a predetermined shape on the surface of the first conductive type GaP epitaxial layer, the second first conductive type G
The entire surface of the aP epitaxial layer can be kept mirror-finished. Further, by forming electrodes on the entire surface of the reflective GaP epitaxial layer, the entire surface of the second first conductivity type GaP epitaxial layer can be maintained in a mirror state.
【００１７】また、請求項７の発光ダイオードは、請求
項２または３の発光ダイオードにおいて、上記反射用Ｇ
aＰエピタキシャル層は、上記第２の第１導電型ＧaＰエ
ピタキシャル層であって、上記第２の第１導電型ＧaＰ
エピタキシャル層に形成された所定の形状の凹部と、上
記凹部に形成された電極とを備えたことを特徴としてい
る。The light emitting diode of claim 7 is the light emitting diode of claim 2 or 3, wherein
The aP epitaxial layer is the second first conductivity type GaP epitaxial layer, and the second first conductivity type GaP
It is characterized by including a concave portion having a predetermined shape formed in the epitaxial layer, and an electrode formed in the concave portion.
【００１８】上記請求項７の発光ダイオードによれば、
上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層にエッチ
ング処理により形成された所定の形状の凹部に上記電極
を形成することによって、上記第２の第１導電型ＧaＰ
エピタキシャル層の上記凹部以外の領域の鏡面状態を維
持できる。According to the light emitting diode of the seventh aspect,
The second first conductivity type GaP is formed by forming the electrode in a concave portion having a predetermined shape formed by etching the second first conductivity type GaP epitaxial layer.
The mirror state of the region other than the concave portion of the epitaxial layer can be maintained.
【００１９】また、請求項８の発光ダイオードは、請求
項４の発光ダイオードにおいて、上記第１導電型ＧaＰ
基板の裏面に形成された上記第２の第１導電型ＧaＰエ
ピタキシャル層,第３の第２導電型ＧaＰエピタキシャル
層および第４の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層に、
上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層が露出す
るように形成された所定の形状の凹部と、上記凹部に形
成された電極とを備えたことを特徴としている。The light emitting diode of claim 8 is the light emitting diode of claim 4, wherein the first conductivity type GaP
The second first conductivity type GaP epitaxial layer, the third second conductivity type GaP epitaxial layer, and the fourth second conductivity type GaP epitaxial layer formed on the back surface of the substrate;
It is characterized by comprising a concave portion having a predetermined shape formed so as to expose the second first conductivity type GaP epitaxial layer, and an electrode formed in the concave portion.
【００２０】上記請求項８の発光ダイオードによれば、
上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層,第３の第
２導電型ＧaＰエピタキシャル層および第４の第２導電
型ＧaＰエピタキシャル層に、上記第２の第１導電型Ｇa
Ｐエピタキシャル層が露出するようにエッチング処理に
より形成された所定の形状の凹部に上記電極を形成する
ことによって、上記第４の第２導電型ＧaＰエピタキシ
ャル層の上記凹部以外の領域の鏡面状態を維持できる。According to the light emitting diode of the eighth aspect,
The second first conductivity type GaP epitaxial layer, the third second conductivity type GaP epitaxial layer, and the fourth second conductivity type GaP epitaxial layer are provided with the second first conductivity type GaP epitaxial layer.
By forming the electrode in a concave portion having a predetermined shape formed by an etching process so that the P epitaxial layer is exposed, the mirror surface state of a region other than the concave portion of the fourth second conductivity type GaP epitaxial layer is maintained. it can.
【００２１】また、請求項９の発光ダイオードの製造方
法は、発光ダイオードを液相エピタキシャル成長法によ
り製造する発光ダイオードの製造方法であって、第１導
電型ＧaＰ基板の表面に第１の第１導電型ＧaＰエピタキ
シャル層を形成すると同時に、上記第１導電型ＧaＰ基
板の裏面に第２の第１導電型エピタキシャル層を形成す
る工程と、上記第１の第１導電型ＧaＰエピタキシャル
層の表面に、第３の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層
と第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層と第２の第
２導電型ＧaＰエピタキシャル層とを順次形成する工程
とを有することを特徴としている。A ninth aspect of the present invention is a method of manufacturing a light emitting diode, wherein the light emitting diode is manufactured by a liquid phase epitaxial growth method, wherein the first conductive type GaP substrate has a first conductive type on the surface thereof. Forming a second GaP epitaxial layer at the same time as forming the first GaP epitaxial layer, and forming a second GaP epitaxial layer on the back surface of the first conductive GaP substrate; A step of sequentially forming a third first conductivity type GaP epitaxial layer, a first second conductivity type GaP epitaxial layer, and a second second conductivity type GaP epitaxial layer.
【００２２】上記請求項９の発光ダイオードの製造方法
によれば、液相エピタキシャル成長法によって、上記第
１導電型ＧaＰ基板の表面に第１の第１導電型ＧaＰエピ
タキシャル層を形成すると同時に、上記第１導電型Ｇa
Ｐ基板の裏面に第２の第１導電型エピタキシャル層を形
成した後、上記第１の第１導電型ＧaＰエピタキシャル
層の表面に、第３の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層
と第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層と第２の第
２導電型ＧaＰエピタキシャル層とを順次形成する。そ
うして、エピタキシャル成長において裏面に形成された
第２の第１導電型エピタキシャル層によって裏面側に鏡
面状態が形成されて、裏面の反射率が高くなると共に、
エピタキシャル成長終了後に新たに裏面側を鏡面研磨す
る必要がなくなる。したがって、結晶内部にダメージを
与えることなく、高効率でかつ安価な高輝度発光ダイオ
ードを製造できる。According to the light emitting diode manufacturing method of the ninth aspect, the first first conductivity type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the first conductivity type GaP substrate by the liquid phase epitaxial growth method. One conductivity type Ga
After forming the second first conductivity type epitaxial layer on the back surface of the P substrate, the third first conductivity type GaP epitaxial layer and the first second conductivity type GaP epitaxial layer are formed on the surface of the first first conductivity type GaP epitaxial layer. A conductive type GaP epitaxial layer and a second second conductive type GaP epitaxial layer are sequentially formed. Then, a mirror surface state is formed on the back surface side by the second first conductivity type epitaxial layer formed on the back surface during epitaxial growth, and the reflectance of the back surface is increased, and
After the epitaxial growth is completed, it is not necessary to newly perform mirror polishing on the back surface side. Therefore, a highly efficient and inexpensive high-brightness light emitting diode can be manufactured without damaging the inside of the crystal.
【００２３】また、請求項１０の発光ダイオードの製造
方法は、発光ダイオードを液相エピタキシャル成長法に
より製造する発光ダイオードの製造方法であって、第１
導電型ＧaＰ基板の表面に第１の第１導電型ＧaＰエピタ
キシャル層を形成すると同時に、上記第１導電型ＧaＰ
基板の裏面に第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層
を形成する工程と、上記第１の第１導電型ＧaＰエピタ
キシャル層の表面に第１の第２導電型ＧaＰエピタキシ
ャル層を形成すると同時に、上記第１導電型ＧaＰ基板
の裏面側の上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル
層の表面に第３の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を
形成する工程と、上記第１の第２導電型ＧaＰエピタキ
シャル層の表面に第２の第２導電型ＧaＰエピタキシャ
ル層を形成すると同時に、上記第１導電型ＧaＰ基板の
裏面側の上記第３の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層
の表面に第４の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形
成する工程とを有することを特徴としている。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a light emitting diode, wherein the light emitting diode is manufactured by a liquid phase epitaxial growth method.
The first conductive type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the conductive type GaP substrate, and at the same time, the first conductive type GaP epitaxial layer is formed.
Forming a second first conductivity type GaP epitaxial layer on the back surface of the substrate and forming the first second conductivity type GaP epitaxial layer on the surface of the first first conductivity type GaP epitaxial layer; Forming a third second-conductivity-type GaP epitaxial layer on the front surface of the second first-conductivity-type GaP epitaxial layer on the back surface side of the first-conductivity-type GaP substrate; At the same time as forming the second second conductivity type GaP epitaxial layer on the surface of the layer, the fourth second conductivity type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the third second conductivity type GaP epitaxial layer on the back side of the first conductivity type GaP substrate. Forming a type GaP epitaxial layer.
【００２４】上記請求項１０の発光ダイオードの製造方
法によれば、液相エピタキシャル成長法によって、上記
第１導電型ＧaＰ基板の表面に第１の第１導電型ＧaＰエ
ピタキシャル層を形成すると同時に、上記第１導電型Ｇ
aＰ基板の裏面に第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル
層を形成した後、第１の第１導電型ＧaＰエピタキシャ
ル層の表面に第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層
を形成すると同時に、第１導電型ＧaＰ基板の裏面側の
第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に第３
の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成し、さら
に、第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に
第２の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成すると
同時に、第１導電型ＧaＰ基板の裏面側の第３の第２導
電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に第４の第２導電型
ＧaＰエピタキシャル層を形成する。そうして、エピタ
キシャル成長において裏面側に形成された第４の第２導
電型ＧaＰエピタキシャル層によって裏面側に鏡面状態
が形成されて、裏面の反射率が高くなると共に、エピタ
キシャル成長終了後に新たに裏面側を鏡面研磨する必要
がなくなる。したがって、結晶内部にダメージを与える
ことなく、高効率でかつ安価な高輝度発光ダイオードを
製造できる。また、後工程に鏡面状態に影響するエピタ
キシャル成長工程がなくなり、第４の第２導電型ＧaＰ
エピタキシャル層により裏面側の鏡面状態を容易に維持
できる。According to the method of manufacturing a light emitting diode of the tenth aspect, the first first conductivity type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the first conductivity type GaP substrate by a liquid phase epitaxial growth method. 1 conductivity type G
After forming the second first conductivity type GaP epitaxial layer on the back surface of the aP substrate, the first second conductivity type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the first first conductivity type GaP epitaxial layer, The third surface of the second conductive type GaP epitaxial layer on the back surface side of the conductive type GaP substrate has a third surface.
The second conductive type GaP epitaxial layer is formed, and the second second conductive type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the first second conductive type GaP epitaxial layer, and at the same time, the back surface of the first conductive type GaP substrate is formed. A fourth second conductivity type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the third second conductivity type GaP epitaxial layer on the side. Then, a mirror state is formed on the back side by the fourth second conductivity type GaP epitaxial layer formed on the back side in the epitaxial growth, the reflectivity of the back side is increased, and a new back side is formed after the epitaxial growth is completed. Mirror polishing is not required. Therefore, a highly efficient and inexpensive high-brightness light emitting diode can be manufactured without damaging the inside of the crystal. In addition, there is no epitaxial growth step affecting the mirror state in the subsequent step, and the fourth second conductivity type GaP
The mirror surface state on the back side can be easily maintained by the epitaxial layer.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】以下、この発明の発光ダイオード
およびその製造方法を図示の実施の形態により詳細に説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a light emitting diode according to the present invention and a method for manufacturing the same will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
【００２６】（第１実施形態）図１はこの発明の第１実
施形態のＧaＰ発光ダイオードの構造を示す断面図であ
る。図１において、１は第１導電型としてのｎ型ＧaＰ
基板、２は上記ｎ型ＧaＰ基板１の表面に形成された第
１のｎ型ＧaＰエピタキシャル層、３は上記ｎ型ＧaＰ基
板１の裏面に形成された第２のｎ型ＧaＰエピタキシャ
ル層、４は上記第１のｎ型ＧaＰエピタキシャル層２の
表面に形成された第３のｎ型ＧaＰエピタキシャル層、
５は上記第３のｎ型ＧaＰエピタキシャル層４の表面に
形成された第１の第２導電型としてのｐ型ＧaＰエピタ
キシャル層、６は上記第１のｐ型ＧaＰエピタキシャル
層５の表面に形成された第２のｐ型ＧaＰエピタキシャ
ル層である。また、３a,３aは上記ｎ型ＧaＰ基板１裏面
側の第２のｎ型ＧaＰエピタキシャル層３をエッチング
処理により形成された所定の形状の凹部、７,７は上記
凹部３a,３aに形成されたｎ型電極、８は上記第２のｐ
型ＧaＰエピタキシャル層６上に、裏面側のｎ型電極７,
７と重ならないように形成されたｐ型電極である。(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a GaP light emitting diode according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes n-type GaP as a first conductivity type.
The substrate 2 is a first n-type GaP epitaxial layer formed on the surface of the n-type GaP substrate 1, 3 is the second n-type GaP epitaxial layer formed on the back surface of the n-type GaP substrate 1, and 4 is A third n-type GaP epitaxial layer formed on the surface of the first n-type GaP epitaxial layer 2,
Reference numeral 5 denotes a p-type GaP epitaxial layer serving as a first second conductivity type formed on the surface of the third n-type GaP epitaxial layer 4, and reference numeral 6 denotes a surface formed on the surface of the first p-type GaP epitaxial layer 5. A second p-type GaP epitaxial layer. 3a, 3a are recesses of a predetermined shape formed by etching the second n-type GaP epitaxial layer 3 on the back side of the n-type GaP substrate 1, and 7, 7 are formed in the recesses 3a, 3a. The n-type electrode 8 is the second p-type electrode.
The n-type electrode 7 on the back side on the type GaP epitaxial layer 6,
7 is a p-type electrode formed so as not to overlap.
【００２７】図２は上記ＧaＰ発光ダイオードの液相エ
ピタキシャル成長の温度ダイヤグラムを示しており、図
２において、横軸は時間(任意目盛)を表し、縦軸はＧa
Ｐ溶液温度を表している。また、図３はｎ型ＧaＰ基板
１両面にエピタキシャル成長が可能なＧaＰ基板支持用
治具１９の概略断面図を示している。図３に示すよう
に、ＧaＰ基板支持用治具１９は、分割可能に組み合わ
された上下２つの半円筒部分(図示せず)からなる円筒部
１９Aと、上記円筒部１９Aの両端を閉じる円板形状のキ
ャップ１９B,１９Bと、上記円筒部１９A内の基板を支持
する支持棒１９Cとからなり、円筒部１９Aの内側に基板
を保持するための溝を形成している。なお、ＧaＰ基板
支持用治具１９には、互いの間隔がＢの２枚の基板を１
組として、互いに隣接する組を間隔Ａをあけて配置して
いる。FIG. 2 shows a temperature diagram of the liquid phase epitaxial growth of the GaP light emitting diode. In FIG. 2, the horizontal axis represents time (arbitrary scale), and the vertical axis represents Ga.
Represents the P solution temperature. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a jig 19 for supporting a GaP substrate capable of epitaxial growth on both sides of the n-type GaP substrate 1. As shown in FIG. 3, a jig 19 for supporting a GaP substrate includes a cylindrical portion 19A composed of two upper and lower semi-cylindrical portions (not shown) combined in a divisible manner, and a disc closing both ends of the cylindrical portion 19A. It has caps 19B, 19B having a shape, and a support rod 19C for supporting the substrate in the cylindrical portion 19A. A groove for holding the substrate is formed inside the cylindrical portion 19A. The GaP substrate supporting jig 19 includes two substrates having a distance B from each other.
Adjacent pairs are arranged at intervals A as pairs.
【００２８】以下、図２,図３により上記ＧaＰ発光ダイ
オードの製造方法を説明する。Hereinafter, a method for manufacturing the above-described GaP light emitting diode will be described with reference to FIGS.
【００２９】まず、図２に示すように、ｔ1〜ｔ2の期
間、９００℃に加熱したＧaＰ溶液中に、複数のｎ型Ｇa
Ｐ基板１が収容されたＧaＰ基板支持用治具１９(図３に
示す)を浸し、ｔ2〜ｔ3の期間で、ＧaＰ溶液を０.５℃
／minの速度でＧaＰ溶液温度が８５０℃になるまで徐冷
することにより、図１に示す第１のｎ型ＧaＰエピタキ
シャル層２(図１に示す)および第２のｎ型ＧaＰエピタ
キシャル層３(図１に示す)を形成する。このとき、キャ
リアガスとして４.０１／minの水素(Ｈ2)を使用し、ｎ
型ドーパントとしてシリコン(Ｓi)を用いる。First, as shown in FIG. 2, a plurality of n-type Ga layers are added to a GaP solution heated to 900 ° C. for a period from t 1 to t 2.
The jig 19 (shown in FIG. 3) for supporting the GaP substrate in which the P substrate 1 is accommodated is immersed, and the GaP solution is set at 0.5 ° C. for a period of t 2 to t 3.
/ Min, until the temperature of the GaP solution reaches 850 ° C., whereby the first n-type GaP epitaxial layer 2 (shown in FIG. 1) and the second n-type GaP epitaxial layer 3 (shown in FIG. 1) are formed. (Shown in FIG. 1). At this time, 4.01 / min of hydrogen (H 2 ) was used as a carrier gas, and n
Silicon (Si) is used as a type dopant.
【００３０】上記各エピタキシャル層２,３はエッチン
グ処理時にエッチング速度が異なるため(表面＞裏面、
王水では表面：裏面＝１０：１)、厚み調整が容易とな
るように、液相エピタキシャル成長に用いられる図３に
示すＧaＰ基板支持用治具１９内の基板間の距離に差を
つけ、ｎ型ＧaＰ基板１表面と裏面に接するＧaＰ溶液の
体積が異なる(Ｇa中に溶解しているＧaＰの量が異なる)
ようにする。そうすることによって、第２のｎ型エピタ
キシャル層３の厚みを、第１のｎ型エピタキシャル層２
よりも薄く形成する。Since each of the epitaxial layers 2 and 3 has a different etching rate during the etching process (front surface> back surface,
In the aqua regia, the front surface: the back surface = 10: 1), and the distance between the substrates in the GaP substrate supporting jig 19 shown in FIG. The volume of the GaP solution in contact with the front surface and the back surface of the mold GaP substrate 1 is different (the amount of GaP dissolved in Ga is different)
To do. By doing so, the thickness of the second n-type epitaxial layer 3 is reduced.
It is formed thinner.
【００３１】このように、図３に示すＧaＰ基板支持用
治具１９において基板の間隔Ａ,Ｂを設定することによ
り、表面側の第１のｎ型ＧaＰエピタキシャル層２の厚
さを５０μｍ、裏面側の第２のｎ型エピタキシャル層３
の厚さを１５μｍとしている。そして、第１のｎ型Ｇa
Ｐエピタキシャル層２は、最終的に所望の厚さとなるよ
うに厚さ１０μｍをエッチングにより除去する。As described above, by setting the distances A and B between the substrates in the jig 19 for supporting the GaP substrate shown in FIG. 3, the thickness of the first n-type GaP epitaxial layer 2 on the front surface side is set to 50 μm, and Side second n-type epitaxial layer 3
Has a thickness of 15 μm. And the first n-type Ga
The P epitaxial layer 2 is etched to a thickness of 10 μm so as to finally have a desired thickness.
【００３２】次に、上記ウェハーの第１のｎ型ＧaＰエ
ピタキシャル成長層２上に、Ｐ−Ｎ接合を有する第３の
ｎ型ＧaＰエピタキシャル層４,第１のｐ型ＧaＰエピタ
キシャル層５を順次形成する。このときのエピタキシャ
ル成長の温度ダイヤグラムを図４に示しており、図４に
おいて、横軸は時間(任意目盛)を表し、縦軸はＧaＰ溶
液温度を表している。また、図５はｎ型ＧaＰ基板１片
面にエピタキシャル成長が可能なＧaＰ基板支持用治具
２２の概略断面図を示している。図５に示すように、Ｇ
aＰ基板支持用治具２２は、分割可能に組み合わされた
上下２つの半円筒部分(図示せず)からなる円筒部２２A
と、上記円筒部２２Aの両端を閉じる円板形状のキャッ
プ２２B,２２Bと、上記円筒部２２A内の基板を支持する
支持棒２２Cとからなり、円筒部２２Aの内側に基板を保
持するための溝を形成している。なお、このＧaＰ基板
支持用治具２２では、図３に示すＧaＰ基板支持用治具
１９と異なり、各ＧaＰ基板１の裏面がカーボン製プレ
ート２１に接するように、各ＧaＰ基板１をＧaＰ基板支
持用治具２２内に配置している。Next, a third n-type GaP epitaxial layer 4 having a PN junction and a first p-type GaP epitaxial layer 5 are sequentially formed on the first n-type GaP epitaxial growth layer 2 of the wafer. . FIG. 4 shows a temperature diagram of the epitaxial growth at this time. In FIG. 4, the horizontal axis represents time (arbitrary scale), and the vertical axis represents the GaP solution temperature. FIG. 5 is a schematic sectional view of a jig 22 for supporting a GaP substrate capable of epitaxial growth on one surface of the n-type GaP substrate 1. As shown in FIG.
The jig 22 for supporting the aP substrate includes a cylindrical portion 22A composed of two upper and lower semi-cylindrical portions (not shown) combined in a divisible manner.
And disk-shaped caps 22B and 22B for closing both ends of the cylindrical portion 22A, and a support rod 22C for supporting the substrate in the cylindrical portion 22A. A groove for holding the substrate inside the cylindrical portion 22A. Is formed. In this GaP substrate supporting jig 22, unlike the GaP substrate supporting jig 19 shown in FIG. 3, each GaP substrate 1 is held so that the back surface of each GaP substrate 1 is in contact with the carbon plate 21. It is arranged in the tool jig 22.
【００３３】図４に示すように、ｔ11〜ｔ12の期間、１
０００℃に加熱したＧaＰ溶液中に、第１,第２のｎ型Ｇ
aＰエピタキシャル成長層２,３が形成された複数のｎ型
ＧaＰ基板１が収容されたＧaＰ基板支持用治具２２を浸
し、ｔ12〜ｔ13の期間で、ＧaＰ溶液を０.５℃／minの
速度で徐冷することにより、第１のｎ型ＧaＰエピタキ
シャル成長層２(図１に示す)上に第３のｎ型ＧaＰエピ
タキシャル層４(図１に示す)を形成する。このとき、キ
ャリアガスとして４.０１／minの水素(Ｈ2)を使用し、
ｎ型ドーパントとしてシリコン(Ｓi)を用いる。As shown in FIG. 4, during the period from t 11 to t 12 , 1
First and second n-type G in a GaP solution heated to 000 ° C.
A GaP substrate supporting jig 22 accommodating a plurality of n-type GaP substrates 1 on which aP epitaxial growth layers 2 and 3 are formed is immersed, and a GaP solution is supplied at a rate of 0.5 ° C./min for a period of t 12 to t 13 . By slow cooling at a rate, a third n-type GaP epitaxial layer 4 (shown in FIG. 1) is formed on the first n-type GaP epitaxial growth layer 2 (shown in FIG. 1). At this time, 4.01 / min of hydrogen (H 2 ) was used as a carrier gas,
Silicon (Si) is used as an n-type dopant.
【００３４】次に、ｔ13〜ｔ14の期間、ＧaＰ溶液の温
度９００℃において水素ガス(Ｈ2)と共にアンモニアガ
ス(ＮＨ3)を導入し、ｎ型ドーパントのシリコン(Ｓi)と
アンモニア(ＮＨ3)を反応させることにより、エピタキ
シャル成長層内へのシリコンの取り込みをなくし、エピ
タキシャル成長のバックグラウンド濃度となるようにＧ
aＰ溶液の温度を９００℃のまま３０分間(ｔ13〜ｔ14)
保持する。次いで、ｔ14〜ｔ15の期間で、水素(Ｈ2),ア
ンモニアガス(ＮＨ3)を同様に導入しつつ、０.５℃／mi
nの速度で溶液温度８８０℃まで徐冷し、バックグラウ
ンド濃度による第１のｐ型ＧaＰエピタキシャル層５(図
１に示す)を形成する。Next, ammonia gas (NH 3 ) is introduced together with hydrogen gas (H 2 ) at a temperature of 900 ° C. of the GaP solution during a period from t 13 to t 14 , and silicon (Si) as an n-type dopant and ammonia (NH) are introduced. By reacting 3 ), the incorporation of silicon into the epitaxial growth layer is eliminated, and G is adjusted so that the background concentration of the epitaxial growth becomes the same.
Keeping the temperature of the aP solution at 900 ° C. for 30 minutes (t 13 to t 14 )
Hold. Then, in a period of t 14 ~t 15, hydrogen (H2), while similarly introduced ammonia gas (NH 3), 0.5 ℃ / mi
The solution temperature is gradually cooled to 880 ° C. at a speed of n to form a first p-type GaP epitaxial layer 5 (shown in FIG. 1) based on the background concentration.
【００３５】さらに、０.５℃／minの速度で溶液温度８
００℃まで徐冷しつつ、ｐ型ドーパントとしてキャリア
ガス中に亜鉛(Ｚn)蒸気を導入し、第２のｐ型ＧaＰエピ
タキシャル層６を形成する。以上でエピタキシャル成長
が終了となる。図５に示すＧaＰ基板支持用治具２２に
おいて表面が対向する２枚の基板の間隔Ｃを設定するこ
とにより、第３のｎ型ＧaＰエピタキシャル層４の厚さ
を４０μｍ、第１のｐ型ＧaＰエピタキシャル層５の厚
さを２０μｍ、第２のｐ型ＧaＰエピタキシャル層６(図
１に示す)の厚さを３０μｍとした。Further, at a rate of 0.5 ° C./min, a solution temperature of 8
While slowly cooling to 00 ° C., zinc (Zn) vapor is introduced into a carrier gas as a p-type dopant to form a second p-type GaP epitaxial layer 6. This completes the epitaxial growth. The thickness of the third n-type GaP epitaxial layer 4 is set to 40 μm and the first p-type GaP by setting the distance C between the two substrates whose surfaces are opposed to each other in the jig 22 for supporting the GaP substrate shown in FIG. The thickness of the epitaxial layer 5 was 20 μm, and the thickness of the second p-type GaP epitaxial layer 6 (shown in FIG. 1) was 30 μm.
【００３６】次に、上記エピタキシャルウェハーの第２
のｎ型ＧaＰエピタキシャル層３にＳiＯ2膜等を形成
し、エッチング処理により第２のｎ型ＧaＰエピタキシ
ャル層３と共にパターンニング処理し、エッチング処理
により除去された領域(図１に示す凹部３a,３a)にｎ型
電極７,７を形成する。さらに、第２のｐ型ＧaＰエピタ
キシャル層６上に裏面側のｎ型電極７,７(図１に示す)
と重なることのないようにｐ型電極８(図１に示す)を形
成した後、例えば０.２５ｍｍ×０.２５ｍｍ角の大きさ
にチップ分割を行い、ＧaＰ発光ダイオードとする。Next, the second epitaxial wafer
A SiO 2 film or the like is formed on the n-type GaP epitaxial layer 3 of FIG. 1 and is patterned with the second n-type GaP epitaxial layer 3 by etching, and the regions (recesses 3a, 3a shown in FIG. ), The n-type electrodes 7, 7 are formed. Further, on the second p-type GaP epitaxial layer 6, n-type electrodes 7, 7 on the back side (shown in FIG. 1)
After the p-type electrode 8 (shown in FIG. 1) is formed so as not to overlap with the above, the chip is divided into, for example, 0.25 mm × 0.25 mm square to obtain a GaP light emitting diode.
【００３７】なお、上記第１実施形態では、各層のキャ
リア濃度を、 第１のｎ型ＧａＰエピタキシャル層２ ： ５〜２０×
１０16ｃｍ-3 第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層３ ： ０.５〜２
００×１０16ｃｍ-3 第３のｎ型ＧａＰエピタキシャル層４ ： ５〜２０×
１０16ｃｍ-3 第１のｐ型ＧａＰエピタキシャル層５ ： ５〜１０×
１０15ｃｍ-3 第２のｐ型ＧａＰエピタキシャル層６ ： １〜３×１
０18ｃｍ-3 とした。In the first embodiment, the carrier concentration of each layer is set to the first n-type GaP epitaxial layer 2: 5 to 20 ×
10 16 cm −3 second n-type GaP epitaxial layer 3: 0.5 to 2
00 × 10 16 cm −3 Third n-type GaP epitaxial layer 4: 5 to 20 ×
10 16 cm −3 first p-type GaP epitaxial layer 5: 5 to 10 ×
10 15 cm −3 second p-type GaP epitaxial layer 6: 1-3 × 1
0 18 cm −3 .
【００３８】このように、通常のエピタキシャル成長工
程においてｎ型ＧaＰ基板１の裏面に形成された反射用
ＧaＰエピタキシャル層としての第２のｎ型ＧａＰエピ
タキシャル層３によって、裏面側に鏡面状態が形成され
て、裏面の反射率が高くなると共に、エピタキシャル成
長終了後に新たに裏面側を鏡面研磨する必要がなくなる
ため、安価なＧaＰ発光ダイオードの作成が可能とな
る。したがって、結晶内部にダメージを与えることな
く、高効率でかつ安価な高輝度ＧaＰ発光ダイオードを
実現することができる。As described above, the mirror state is formed on the back surface side by the second n-type GaP epitaxial layer 3 as the reflective GaP epitaxial layer formed on the back surface of the n-type GaP substrate 1 in the normal epitaxial growth process. In addition, the reflectivity of the back surface is increased, and it is not necessary to newly mirror-polish the back surface after the end of the epitaxial growth, so that an inexpensive GaP light emitting diode can be manufactured. Therefore, a highly efficient and inexpensive high-intensity GaP light emitting diode can be realized without damaging the inside of the crystal.
【００３９】また、上記反射用ＧaＰエピタキシャル層
としての第２のｎ型ＧaＰエピタキシャル層３のキャリ
ア濃度をｎ型ＧaＰ基板１よりも高い５×１０17ｃｍ-3
以上とすることによって、第２のｎ型ＧaＰエピタキシ
ャル層３によりオーミック特性が取りやすくなると共
に、第２のｎ型ＧaＰエピタキシャル層３が電流阻止層
として働き、電流広がり効果が向上して、発光領域を拡
大できる。The carrier concentration of the second n-type GaP epitaxial layer 3 as the reflective GaP epitaxial layer is set to 5 × 10 17 cm −3 higher than that of the n-type GaP substrate 1.
With the above, ohmic characteristics can be easily obtained by the second n-type GaP epitaxial layer 3, and the second n-type GaP epitaxial layer 3 functions as a current blocking layer, and the current spreading effect is improved. Can be expanded.
【００４０】また、上記ＧaＰ発光ダイオードにおい
て、反射用ＧaＰエピタキシャル層としての第２のｎ型
ＧaＰエピタキシャル層３のキャリア濃度を５〜５０×
１０15ｃｍ-3とすることによって、第２のｎ型ＧaＰエ
ピタキシャル層３が高抵抗層となって電流阻止層として
働き、電流広がり効果が向上して、発光領域を拡大でき
る。In the above-mentioned GaP light-emitting diode, the carrier concentration of the second n-type GaP epitaxial layer 3 as the reflective GaP epitaxial layer is 5 to 50 ×
By setting the thickness to 10 15 cm -3 , the second n-type GaP epitaxial layer 3 becomes a high resistance layer and functions as a current blocking layer, so that the current spreading effect is improved and the light emitting region can be expanded.
【００４１】また、上記第２のｎ型ＧaＰエピタキシャ
ル層３にエッチング処理により形成された所定の形状の
凹部３a,３aにｎ型電極７,７を形成することによって、
第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層３のｎ型電極
７,７以外の領域の鏡面状態を維持することができる。Further, by forming the n-type electrodes 7, 7 in the concave portions 3a, 3a having a predetermined shape formed by etching the second n-type GaP epitaxial layer 3,
The mirror state of the region other than the n-type electrodes 7, 7 of the second first conductivity type GaP epitaxial layer 3 can be maintained.
【００４２】また、上記ＧaＰ発光ダイオードの製造方
法によれば、エピタキシャル成長においてｎ型ＧaＰ基
板１裏面に形成された第２のｎ型ＧaＰエピタキシャル
層３によって裏面側に鏡面状態が形成されて、裏面の反
射率が高くなると共に、エピタキシャル成長終了後に新
たに裏面側を鏡面研磨する必要がなくなるので、結晶内
部にダメージを与えることなく、高効率でかつ安価な高
輝度ＧaＰ発光ダイオードを製造することができる。Further, according to the above-described method for manufacturing a GaP light emitting diode, a mirror surface state is formed on the back surface side by the second n-type GaP epitaxial layer 3 formed on the back surface of the n-type GaP substrate 1 during epitaxial growth, and the back surface is formed. Since the reflectivity is increased and the backside does not need to be newly mirror-polished after the completion of the epitaxial growth, a highly efficient and inexpensive high-intensity GaP light emitting diode can be manufactured without damaging the inside of the crystal.
【００４３】（第２実施形態）図６はこの発明の第２実
施形態のＧaＰ発光ダイオードの構造を示す断面図であ
る。図６において、９は第１導電型としてのｎ型ＧaＰ
基板、１０は上記ｎ型ＧaＰ基板９の表面に形成された
第１のｎ型ＧaＰエピタキシャル層、１１は上記ｎ型Ｇa
Ｐ基板９の裏面に形成された第２のｎ型ＧaＰエピタキ
シャル層、１２は上記第１のｎ型ＧaＰエピタキシャル
層１０の表面に形成された第１の第２導電型としてのｐ
型ＧaＰエピタキシャル層、１３は上記第１のｐ型ＧaＰ
エピタキシャル層１２の表面に形成された第２のｐ型Ｇ
aＰエピタキシャル層、１４は上記第２のｎ型ＧaＰエピ
タキシャル層１１の表面に形成された第３のｐ型ＧaＰ
エピタキシャル層、１５は上記第３のｐ型ＧaＰエピタ
キシャル層１４の表面に形成された第４のｐ型ＧaＰエ
ピタキシャル層である。また、１８,１８は上記ｎ型Ｇa
Ｐ基板９裏面側の第２のｎ型ＧaＰエピタキシャル層１
１および第３,第４のｐ型ＧaＰエピタキシャル層１４,
１５にエッチング処理により形成された所定の形状に凹
部、１６,１６は上記凹部１８,１８に形成されたｎ型電
極、１７は上記第２のｐ型ＧaＰエピタキシャル層１３
上に、裏面側のｎ型電極１６,１６と重ならないように
形成されたｐ型電極である。(Second Embodiment) FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a GaP light emitting diode according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 6, reference numeral 9 denotes an n-type GaP as a first conductivity type.
A substrate 10 is a first n-type GaP epitaxial layer formed on the surface of the n-type GaP substrate 9, and 11 is an n-type GaP epitaxial layer.
The second n-type GaP epitaxial layer 12 formed on the back surface of the P substrate 9 is formed of p as the first second conductivity type formed on the surface of the first n-type GaP epitaxial layer 10.
-Type GaP epitaxial layer 13 is the first p-type GaP
Second p-type G formed on the surface of epitaxial layer 12
The aP epitaxial layer 14 is the third p-type GaP formed on the surface of the second n-type GaP epitaxial layer 11.
The epitaxial layer 15 is a fourth p-type GaP epitaxial layer formed on the surface of the third p-type GaP epitaxial layer 14. Also, 18 and 18 are the n-type Ga
Second n-type GaP epitaxial layer 1 on the back side of P substrate 9
The first and third and fourth p-type GaP epitaxial layers 14,
A concave portion 15 is formed in a predetermined shape formed by an etching process, 16 and 16 are n-type electrodes formed in the concave portions 18 and 18, and 17 is a second p-type GaP epitaxial layer 13.
Above is a p-type electrode formed so as not to overlap with the n-type electrodes 16 on the back side.
【００４４】この第２実施形態において、上記ＧaＰ発
光ダイオードの液相エピタキシャル成長温度のダイヤグ
ラム、および、上記ＧaＰ発光ダイオードの液相エピタ
キシャル成長に用いられるＧaＰ基板支持用治具の概略
断面図は、第１実施形態の図３,図４と同様である。In the second embodiment, a diagram of the liquid phase epitaxial growth temperature of the GaP light emitting diode and a schematic sectional view of the jig for supporting the GaP substrate used for the liquid phase epitaxial growth of the GaP light emitting diode are shown in FIG. It is the same as FIGS. 3 and 4 of the embodiment.
【００４５】以下、上記ＧaＰ発光ダイオードの製造方
法を説明する。Hereinafter, a method for manufacturing the GaP light emitting diode will be described.
【００４６】図４に示すように、１０００℃に加熱した
ＧaＰ溶液に、複数のｎ型ＧaＰ基板９が収容されたＧa
Ｐ基板支持用治具１９(図３に示す)を浸し、ｔ12〜ｔ13
の期間でＧaＰ溶液を０.５℃／minの速度でＧaＰ溶液温
度が９００℃になるまで徐冷することにより、第１のｎ
型エピタキシャル層１０(図６に示す)および第２のｎ型
エピタキシャル層１１(図６に示す)を形成する。このと
き、キャリアガスとして４.０１／minの水素(Ｈ2)を使
用し、ｎ型ドーパントとしてシリコンを使用する。As shown in FIG. 4, a GaP solution containing a plurality of n-type GaP substrates 9 in a GaP solution heated to 1000 ° C.
The jig 19 for supporting the P substrate (shown in FIG. 3) is immersed, and t 12 to t 13
By gradually cooling the GaP solution at a rate of 0.5 ° C./min until the temperature of the GaP solution reaches 900 ° C. in the period of
An epitaxial layer 10 (shown in FIG. 6) and a second n-type epitaxial layer 11 (shown in FIG. 6) are formed. At this time, 4.01 / min of hydrogen (H 2 ) is used as a carrier gas, and silicon is used as an n-type dopant.
【００４７】次に、ＧaＰ溶液の温度９００℃におい
て、水素 (Ｈ2) ガスと共にアンモニア(ＮＨ3) ガスを
導入し、ｎ型ドーパントのシリコンとアンモニアを反応
させることにより、エピタキシャル成長層内へのシリコ
ンの取り込みをなくし、エピタキシャル成長のバックグ
ラウンド濃度となるように溶液の温度を９００℃のまま
３０分間(ｔ13〜ｔ14)保持する。次いで、ｔ14〜ｔ15の
期間、水素ガス,アンモニアガスを同様に導入しつつ、
０.５℃／minの速度で溶液温度８８０℃まで徐冷し、バ
ックグラウンド濃度による第１のｐ型ＧaＰエピタキシ
ャル層１２(図６に示す)および第３のｐ型ＧaＰエピタ
キシャル層１４(図６に示す)を形成する。Next, at a temperature of 900 ° C. of the GaP solution, an ammonia (NH 3 ) gas is introduced together with a hydrogen (H 2 ) gas to react the n-type dopant silicon with the ammonia so that the silicon in the epitaxial growth layer is formed. Is maintained for 30 minutes (t 13 to t 14 ) while maintaining the temperature of the solution at 900 ° C. so as to obtain a background concentration for epitaxial growth. Then, the period of t 14 ~t 15, hydrogen gas, while similarly introduced ammonia gas,
The solution temperature is gradually cooled to 880 ° C. at a rate of 0.5 ° C./min, and the first p-type GaP epitaxial layer 12 (shown in FIG. 6) and the third p-type GaP epitaxial layer 14 (FIG. Is formed.
【００４８】さらに、ｔ15から０.５℃／min溶液温度８
００℃まで徐冷しつつ、ｐ型ドーパントとしてキャリア
ガス中に亜鉛(Ｚn)蒸気を導入し、第２のｐ型ＧaＰエピ
タキシャル層１３(図６に示す)および第４のｐ型ＧaＰ
エピタキシャル層１５(図６に示す)を形成する。以上で
エピタキシャル成長が終了となる。Further, a solution temperature of 0.5 ° C./min from t 15
While slowly cooling to 00 ° C., zinc (Zn) vapor was introduced into the carrier gas as a p-type dopant, and the second p-type GaP epitaxial layer 13 (shown in FIG. 6) and the fourth p-type GaP
An epitaxial layer 15 (shown in FIG. 6) is formed. This completes the epitaxial growth.
【００４９】このとき、エピタキシャル成長層の構造が
サイリスタ構造を取るため、高抵抗層となる部分を容易
に除去できるように、第１実施形態と同様の方法で、図
３に示すＧaＰ基板支持用治具１９における基板間の距
離Ａ,Ｂに差をつけることにより、ｎ型ＧaＰ基板９の裏
面側に形成されるエピタキシャル層の厚みは、ｎ型Ｇa
Ｐ基板９の表面側に形成されるエピタキシャル層の厚み
よりも薄くなる。At this time, since the structure of the epitaxial growth layer has a thyristor structure, the GaP substrate supporting treatment shown in FIG. 3 is performed in the same manner as in the first embodiment so that the portion to be the high resistance layer can be easily removed. By making the distances A and B between the substrates in the tool 19 different, the thickness of the epitaxial layer formed on the back side of the n-type GaP substrate 9 becomes n-type GaP.
It becomes thinner than the thickness of the epitaxial layer formed on the surface side of P substrate 9.
【００５０】このように、図３に示すＧaＰ基板支持用
治具１９における基板間の距離Ａ,Ｂを設定することに
より、第１のｎ型ＧaＰエピタキシャル層１０の厚さを
４０μｍ、第２のｎ型ＧaＰエピタキシャル層１１の厚
さを８μｍ、第１のｐ型ＧaＰエピタキシャル層１２の
厚さを２０μｍ、第２のｐ型ＧaＰエピタキシャル層１
３の厚さを３０μｍ、第３のｐ型ＧaＰエピタキシャル
層１４の厚さを４μｍ、第４のｐ型ＧaＰエピタキシャ
ル層１５の厚さを６μｍとした。As described above, by setting the distances A and B between the substrates in the jig 19 for supporting the GaP substrate shown in FIG. 3, the thickness of the first n-type GaP epitaxial layer 10 is set to 40 μm and the second The thickness of the n-type GaP epitaxial layer 11 is 8 μm, the thickness of the first p-type GaP epitaxial layer 12 is 20 μm, and the thickness of the second p-type GaP epitaxial layer 1 is
3, the thickness of the third p-type GaP epitaxial layer 14 was 4 μm, and the thickness of the fourth p-type GaP epitaxial layer 15 was 6 μm.
【００５１】上記エピタキシャルウェハーは、第１実施
形態と同様に、ｎ型ＧaＰ基板９の裏面側の第２のｎ型
ＧaＰエピタキシャル層１１,第３のｐ型ＧaＰエピタキ
シャル層１４および第４のｐ型ＧaＰエピタキシャル層
１５を同時にエッチング処理により所定の形状の凹部１
８,１８を形成した後、エッチング処理により除去され
た領域である凹部１８,１８にｎ型電極１６,１６を形成
する。さらに、第２のｐ型ＧaＰエピタキシャル層１３
表面に、裏面側のｎ型電極１６,１６と重なることのな
いようにｐ型電極１７を形成した後、チップ分割により
ＧaＰ発光ダイオードとする。In the same manner as in the first embodiment, the above-mentioned epitaxial wafer is provided with a second n-type GaP epitaxial layer 11, a third p-type GaP epitaxial layer 14, and a fourth p-type The GaP epitaxial layer 15 is simultaneously etched into the recess 1 having a predetermined shape.
After the formation of the electrodes 8 and 18, the n-type electrodes 16 and 16 are formed in the recesses 18 and 18 which are the areas removed by the etching process. Further, the second p-type GaP epitaxial layer 13
After a p-type electrode 17 is formed on the front surface so as not to overlap with the n-type electrodes 16 on the rear surface side, a GaP light emitting diode is formed by chip division.
【００５２】なお、上記第２実施形態では、各層のキャ
リア濃度を、 第１のｎ型ＧａＰエピタキシャル層１０ ： ５〜２０
×１０16ｃｍ-3 第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル層１１ ： ０.５〜
２００×１０16ｃｍ-3 第１のｐ型ＧａＰエピタキシャル層１２ ： ５〜１０
×１０15ｃｍ-3 第２のｐ型ＧａＰエピタキシャル層１３ ： １〜３×
１０18ｃｍ-3 第３のｐ型ＧａＰエピタキシャル層１４ ： ５〜１０
×１０15ｃｍ-3 第４のｐ型ＧａＰエピタキシャル層１５ ： １〜３×
１０18ｃｍ-3 とした。In the second embodiment, the carrier concentration of each layer is set to the first n-type GaP epitaxial layer 10: 5 to 20.
× 10 16 cm −3 second n-type GaP epitaxial layer 11: 0.5 to 0.5
200 × 10 16 cm −3 first p-type GaP epitaxial layer 12: 5 to 10
× 10 15 cm -3 second p-type GaP epitaxial layer 13: 1-3 ×
10 18 cm −3 third p-type GaP epitaxial layer 14: 5 to 10
× 10 15 cm -3 Fourth p-type GaP epitaxial layer 15: 1-3 ×
It was 10 18 cm -3 .
【００５３】このように、通常のエピタキシャル成長工
程においてｎ型ＧaＰ基板９の裏面に形成された反射用
ＧaＰエピタキシャル層としての第２のｎ型ＧａＰエピ
タキシャル層１１,第３のｐ型ＧａＰエピタキシャル層
１４および第４のｐ型ＧａＰエピタキシャル層１５のう
ちの第４のｐ型ＧａＰエピタキシャル層１５によって、
裏面側に鏡面状態が形成されて、裏面の反射率が高くな
ると共に、エピタキシャル成長終了後に新たに裏面側を
鏡面研磨する必要がなくなるため、安価なＧaＰ発光ダ
イオードの作成が可能となる。したがって、結晶内部に
ダメージを与えることなく、高効率でかつ安価な高輝度
ＧaＰ発光ダイオードを実現することができる。As described above, the second n-type GaP epitaxial layer 11, the third p-type GaP epitaxial layer 14 and the third p-type GaP epitaxial layer 14 serving as reflective GaP epitaxial layers formed on the back surface of the n-type GaP substrate 9 in the normal epitaxial growth step. By the fourth p-type GaP epitaxial layer 15 of the fourth p-type GaP epitaxial layer 15,
A mirror surface state is formed on the back surface side to increase the reflectance of the back surface, and it is not necessary to newly perform mirror polishing on the back surface after the end of epitaxial growth, so that an inexpensive GaP light emitting diode can be manufactured. Therefore, a highly efficient and inexpensive high-intensity GaP light emitting diode can be realized without damaging the inside of the crystal.
【００５４】また、上記第２のｎ型ＧaＰエピタキシャ
ル層１１のキャリア濃度をｎ型ＧaＰ基板９よりも高い
５×１０17ｃｍ-3以上とすることによって、第２のｎ型
ＧaＰエピタキシャル層３によりオーミック特性が取り
やすくなると共に、第２のｎ型ＧaＰエピタキシャル層
３が電流阻止層として働き、電流広がり効果が向上し
て、発光領域を拡大できる。By setting the carrier concentration of the second n-type GaP epitaxial layer 11 to 5 × 10 17 cm −3 or more higher than that of the n-type GaP substrate 9, the second n-type GaP epitaxial layer 3 The ohmic characteristics can be easily obtained, and the second n-type GaP epitaxial layer 3 functions as a current blocking layer, so that the current spreading effect is improved and the light emitting region can be expanded.
【００５５】また、上記ＧaＰ発光ダイオードにおい
て、第２のｎ型ＧaＰエピタキシャル層１１のキャリア
濃度を５〜５０×１０15ｃｍ-3とすることによって、第
２のｎ型ＧaＰエピタキシャル層１１が高抵抗層となっ
て電流阻止層として働き、電流広がり効果が向上して、
発光領域を拡大できる。In the above-mentioned GaP light emitting diode, the carrier concentration of the second n-type GaP epitaxial layer 11 is set to 5 to 50 × 10 15 cm -3 so that the second n-type GaP epitaxial layer 11 has a high resistance. The layer acts as a current blocking layer, improving the current spreading effect.
The light emitting area can be enlarged.
【００５６】また、上記第１,２のｐ型ＧaＰエピタキシ
ャル層１２,１３を形成するときに、同時に第３,４のｐ
型ＧaＰエピタキシャル層１４,１５を順次形成すること
によって、第４のｐ型ＧaＰエピタキシャル層１５の鏡
面状態に後工程で影響を与えるようなエピタキシャル成
長工程がなくなり、第４のｐ型ＧaＰエピタキシャル層
１５の鏡面状態を容易に維持することができる。When the first and second p-type GaP epitaxial layers 12 and 13 are formed, the third and fourth p-type GaP epitaxial layers 12 and 13 are simultaneously formed.
By successively forming the p-type GaP epitaxial layers 14 and 15, there is no epitaxial growth step that affects the mirror state of the fourth p-type GaP epitaxial layer 15 in a later step. The mirror state can be easily maintained.
【００５７】また、上記第２のｎ型ＧaＰエピタキシャ
ル層１１,第３のｐ型ＧaＰエピタキシャル層１４および
第４のｐ型ＧaＰエピタキシャル層１５に、第２のｎ型
ＧaＰエピタキシャル層１１が露出するようにエッチン
グ処理により形成された所定の形状の凹部にｎ型電極１
６,１６を形成することによって、第４のｐ型ＧaＰエピ
タキシャル層１５のｎ型電極１６,１６以外の領域の鏡
面状態を維持することができる。Further, the second n-type GaP epitaxial layer 11 is exposed in the second n-type GaP epitaxial layer 11, the third p-type GaP epitaxial layer 14, and the fourth p-type GaP epitaxial layer 15. An n-type electrode 1 is formed in a concave portion having a predetermined shape formed by etching.
By forming the layers 6 and 16, it is possible to maintain the mirror state of the region other than the n-type electrodes 16 and 16 of the fourth p-type GaP epitaxial layer 15.
【００５８】また、上記ＧaＰ発光ダイオードの製造方
法によれば、エピタキシャル成長においてｎ型ＧaＰ基
板９の裏面に形成された第４のｐ型ＧaＰエピタキシャ
ル層１５によって裏面側に鏡面状態が形成されて、裏面
の反射率が高くなると共に、エピタキシャル成長終了後
に新たに裏面側を鏡面研磨する必要がなくなるので、結
晶内部にダメージを与えることなく、高効率でかつ安価
な高輝度ＧaＰ発光ダイオードを製造することができ
る。According to the above-described method for manufacturing a GaP light emitting diode, the fourth p-type GaP epitaxial layer 15 formed on the back surface of the n-type GaP substrate 9 in the epitaxial growth forms a mirror surface state on the back surface side. And the need to newly mirror-polish the back side after the end of epitaxial growth eliminates the possibility of manufacturing a highly efficient and inexpensive high-intensity GaP light-emitting diode without damaging the inside of the crystal. .
【００５９】上記第１,第２実施形態では、ｎ型ＧaＰ基
板１,９の表裏にエピタキシャル層を形成したが、ｐ型
ＧaＰ基板の表裏に第１,第２実施形態とは逆導電型のエ
ピタキシャル層を夫々形成してもよい。In the first and second embodiments, the epitaxial layers are formed on the front and back of the n-type GaP substrates 1 and 9. However, on the front and back of the p-type GaP substrate, the opposite conductivity type to the first and second embodiments is used. Each of the epitaxial layers may be formed.
【００６０】また、上記第１実施形態では、第２のｎ型
ＧａＰエピタキシャル層３をエッチング処理して、第２
のｎ型ＧａＰエピタキシャル層３のエッチングにより除
去された領域にｎ型電極７,７を形成したが、第２のｎ
型ＧａＰエピタキシャル層をエッチングせずに、第２の
ｎ型ＧａＰエピタキシャル層の表面に電極を形成しても
よいし、その電極を所定の形状にパターンニングしても
よい。この場合、第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャ
ル層の全面を鏡面状態にできると共に、第２の第１導電
型ＧaＰエピタキシャル層が電流阻止層として働き、電
流広がりがよくなり、発光領域が拡大する。In the first embodiment, the second n-type GaP epitaxial layer 3 is etched to
The n-type electrodes 7, 7 were formed in the regions of the n-type GaP epitaxial layer 3 removed by etching, but the second n-type
An electrode may be formed on the surface of the second n-type GaP epitaxial layer without etching the n-type GaP epitaxial layer, or the electrode may be patterned into a predetermined shape. In this case, the entire surface of the second first-conductivity-type GaP epitaxial layer can be mirror-finished, and the second first-conductivity-type GaP epitaxial layer functions as a current-blocking layer. .
【００６１】また、上記第２のｎ型ＧａＰエピタキシャ
ル層をパターンニングして、ＧaＰ基板が露出した領域
に電極を形成してもよく、パターンニングされた電極と
同様に、電流広がりがよくなる。さらに、上記ＧaＰ基
板が露出した領域およびパターンニングされた第２のｎ
型ＧａＰエピタキシャル層を全て覆うように電極を形成
してもよく、残された第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル
層が高抵抗層となって電流阻止層として働き、電流広が
りがよくなる。Further, the second n-type GaP epitaxial layer may be patterned to form an electrode in a region where the GaP substrate is exposed, so that the current spread is improved similarly to the patterned electrode. Further, the region where the GaP substrate is exposed and the patterned second n
The electrode may be formed so as to cover the entirety of the n-type GaP epitaxial layer, and the remaining second n-type GaP epitaxial layer becomes a high-resistance layer and functions as a current blocking layer, thereby improving current spreading.
【００６２】また、上記第２実施形態では、第２のｎ型
ＧａＰエピタキシャル層１１,第３ｐ型エピタキシャル
層１４および第４ｐ型エピタキシャル層１５をエッチン
グ処理して、エッチングにより除去された領域にｎ型電
極１６,１６を形成したが、第２のｎ型ＧａＰエピタキ
シャル層,第３ｐ型エピタキシャル層および第４ｐ型エ
ピタキシャル層をパターンニングして、ＧaＰ基板が露
出した領域に電極を形成してもよく、パターンニングさ
れた電極と同様に、電流広がりがよくなる。さらに、上
記ＧaＰ基板が露出した領域およびパターンニングされ
たＧａＰエピタキシャル層を全て覆うように電極を形成
してもよく、残された第２のｎ型ＧａＰエピタキシャル
層が高抵抗層となって電流阻止層として働き、電流広が
りがよくなる。In the second embodiment, the second n-type GaP epitaxial layer 11, the third p-type epitaxial layer 14, and the fourth p-type epitaxial layer 15 are subjected to the etching treatment, and the n-type Although the electrodes 16 and 16 are formed, the second n-type GaP epitaxial layer, the third p-type epitaxial layer, and the fourth p-type epitaxial layer may be patterned to form an electrode in a region where the GaP substrate is exposed, Like the patterned electrode, the current spread is better. Further, an electrode may be formed so as to cover the entire exposed region of the GaP substrate and the patterned GaP epitaxial layer, and the remaining second n-type GaP epitaxial layer becomes a high-resistance layer to block current. It acts as a layer and improves current spreading.
【００６３】[0063]
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の発光ダイオードは、第１導電型ＧaＰ基板の表面
に、少なくとも第１の第１導電型ＧaＰエピタキシャル
層と、第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層と、第
２の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層とが積層された
発光ダイオードであって、上記第１導電型ＧaＰ基板の
裏面に反射用ＧaＰエピタキシャル層を形成したもので
ある。As apparent from the above description, the light emitting diode of the first aspect of the present invention has at least a first first conductivity type GaP epitaxial layer and a first second conductivity type GaP layer on the surface of the first conductivity type GaP substrate. A light emitting diode in which a conductive type GaP epitaxial layer and a second second conductive type GaP epitaxial layer are stacked, wherein a reflective GaP epitaxial layer is formed on the back surface of the first conductive type GaP substrate.
【００６４】したがって、請求項１の発明の発光ダイオ
ードによれば、通常のエピタキシャル成長工程において
第１導電型ＧaＰ基板の裏面に形成された反射用ＧaＰエ
ピタキシャル層によって裏面側に鏡面状態が形成され
て、裏面の反射率が高くなり、効率よく外部に光りを取
り出せると共に、エピタキシャル成長終了後に新たに裏
面側を鏡面研磨する研磨プロセスの必要がなくなるた
め、結晶内部にダメージを与えることなく、高効率でか
つ安価な高輝度発光ダイオードを実現することができ
る。Therefore, according to the light emitting diode of the first aspect of the present invention, the mirror surface state is formed on the back surface side by the reflective GaP epitaxial layer formed on the back surface of the first conductivity type GaP substrate in the normal epitaxial growth step. The reflectivity of the back surface is high, light can be efficiently extracted to the outside, and there is no need for a polishing process to mirror-polish the back surface after the completion of epitaxial growth, so high efficiency and low cost without damaging the inside of the crystal A high-brightness light emitting diode can be realized.
【００６５】また、請求項２の発明の発光ダイオード
は、請求項１の発光ダイオードにおいて、上記反射用Ｇ
aＰエピタキシャル層である第２の第１導電型ＧaＰエピ
タキシャル層のキャリア濃度を第１導電型ＧaＰ基板よ
りも高い５×１０17ｃｍ-3以上にすることにより、オー
ミック特性が取りやすくなると共に、上記第２の第１導
電型ＧaＰエピタキシャル層が電流阻止層として働き、
電流広がり効果が向上し、発光領域を拡大することがで
きる。Further, the light emitting diode according to the invention of claim 2 is the light emitting diode according to claim 1, wherein
By setting the carrier concentration of the second first conductivity type GaP epitaxial layer, which is the aP epitaxial layer, to 5 × 10 17 cm −3 or more higher than that of the first conductivity type GaP substrate, ohmic characteristics can be easily obtained and The second first conductivity type GaP epitaxial layer functions as a current blocking layer,
The current spreading effect is improved, and the light emitting region can be expanded.
【００６６】また、請求項３の発明の発光ダイオード
は、請求項１の発光ダイオードにおいて、上記反射用Ｇ
aＰエピタキシャル層である第２の第１導電型ＧaＰエピ
タキシャル層のキャリア濃度を５〜５０×１０15ｃｍ-3
とすることにより、第２の第１導電型ＧaＰエピタキシ
ャル層が高抵抗層となって電流阻止層として働き、電流
広がり効果が向上し、発光領域を拡大することができ
る。The light emitting diode according to the third aspect of the present invention is the light emitting diode according to the first aspect, wherein the reflecting G
The carrier concentration of the second first conductivity type GaP epitaxial layer, which is an aP epitaxial layer, is 5 to 50 × 10 15 cm −3.
By doing so, the second first-conductivity-type GaP epitaxial layer becomes a high-resistance layer and functions as a current blocking layer, so that the current spreading effect is improved and the light emitting region can be enlarged.
【００６７】また、請求項４の発明の発光ダイオード
は、請求項１の発光ダイオードにおいて、上記反射用Ｇ
aＰエピタキシャル層は、上記第１導電型ＧaＰ基板の裏
面に順次形成された第２の第１導電型ＧaＰエピタキシ
ャル層と第３の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層と第
４の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層とからなり、上
記第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成する
ときに、同時に裏面側の第３の第２導電型ＧaＰエピタ
キシャル層を形成し、上記第２の第２導電型ＧaＰエピ
タキシャル層を形成するときに、同時に裏面側の第４の
第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成することによ
って、後工程に鏡面状態に影響するエピタキシャル成長
工程がなくなり、第４の第２導電型ＧaＰエピタキシャ
ル層により裏面側の鏡面状態を容易に維持できる。The light emitting diode according to the invention of claim 4 is the light emitting diode according to claim 1, wherein
The aP epitaxial layer includes a second first conductivity type GaP epitaxial layer, a third second conductivity type GaP epitaxial layer, and a fourth second conductivity type GaP epitaxial layer sequentially formed on the back surface of the first conductivity type GaP substrate. When the first second conductivity type GaP epitaxial layer is formed, a third second conductivity type GaP epitaxial layer on the rear surface side is formed at the same time, and the second second conductivity type GaP epitaxial layer is formed. When the layer is formed, the fourth second conductivity type GaP epitaxial layer on the back side is formed at the same time, so that there is no epitaxial growth step which affects the mirror state in a later step, and the fourth second conductivity type GaP epitaxial layer is removed. Thereby, the mirror surface state on the back side can be easily maintained.
【００６８】また、請求項５の発明の発光ダイオード
は、請求項２乃至４のいずれか１つの発光ダイオードに
おいて、上記反射用ＧaＰエピタキシャル層をエッチン
グ処理により所定の形状にパターンニングして、上記第
１導電型ＧaＰ基板の裏面が露出した領域に電極を形成
するか、または、第１導電型ＧaＰ基板の裏面が露出し
た領域および残された上記反射用ＧaＰエピタキシャル
層を全て覆うように電極を形成することにより、電流広
がりがよくなり、発光領域を拡大することができる。ま
た、上記第１導電型ＧaＰ基板の裏面が露出した領域お
よび残された上記反射用ＧaＰエピタキシャル層を全て
覆うように電極を形成した場合も、残された上記反射用
ＧaＰエピタキシャル層が高抵抗層となって電流阻止層
として働き、電流広がりがよくなり、発光領域を拡大す
ることができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the light emitting diode according to any one of the second to fourth aspects, the reflective GaP epitaxial layer is patterned into a predetermined shape by an etching process. An electrode is formed in a region where the back surface of the one-conductivity-type GaP substrate is exposed, or an electrode is formed so as to entirely cover the region where the back surface of the first-conductivity-type GaP substrate is exposed and the remaining reflective GaP epitaxial layer. By doing so, the current spread is improved, and the light emitting region can be expanded. Also, in the case where the electrode is formed so as to entirely cover the region where the back surface of the first conductivity type GaP substrate is exposed and the remaining reflective GaP epitaxial layer, the remaining reflective GaP epitaxial layer may be a high resistance layer. As a result, the layer functions as a current blocking layer, the current spread is improved, and the light emitting region can be expanded.
【００６９】また、請求項６の発明の発光ダイオード
は、請求項２または３の発光ダイオードにおいて、上記
反射用ＧaＰエピタキシャル層である上記第２の第１導
電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に所定の形状の電極
を形成することによって、第２の第１導電型ＧaＰエピ
タキシャル層の全表面を鏡面状態に保つことができる。
また、上記反射用ＧaＰエピタキシャル層の全表面に電
極を形成することによって、第２の第１導電型ＧaＰエ
ピタキシャル層の全表面を鏡面状態に保つことができ
る。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the light emitting diode according to the second or third aspect, wherein a predetermined shape is formed on a surface of the second first conductivity type GaP epitaxial layer, which is the reflective GaP epitaxial layer. By forming this electrode, the entire surface of the second first conductivity type GaP epitaxial layer can be maintained in a mirror state.
Further, by forming electrodes on the entire surface of the reflective GaP epitaxial layer, the entire surface of the second first conductivity type GaP epitaxial layer can be maintained in a mirror state.
【００７０】また、請求項７の発明の発光ダイオード
は、請求項２または３の発光ダイオードにおいて、上記
反射用ＧaＰエピタキシャル層である上記第２の第１導
電型ＧaＰエピタキシャル層にエッチング処理により形
成された所定の形状の凹部に電極を形成することによっ
て、上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層の上
記凹部以外の領域の鏡面状態を維持できる。A light emitting diode according to a seventh aspect of the present invention is the light emitting diode according to the second or third aspect, wherein the second first conductivity type GaP epitaxial layer, which is the reflective GaP epitaxial layer, is formed by etching. By forming the electrode in the concave portion having the predetermined shape, the mirror state of the region other than the concave portion of the second first conductivity type GaP epitaxial layer can be maintained.
【００７１】また、請求項８の発明の発光ダイオード
は、請求項４の発光ダイオードにおいて、上記第２の第
１導電型ＧaＰエピタキシャル層,第３の第２導電型Ｇa
Ｐエピタキシャル層および第４の第２導電型ＧaＰエピ
タキシャル層に、第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャ
ル層が露出するようにエッチング処理により形成された
所定の形状の凹部に上記電極を形成することによって、
上記第４の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層の上記凹
部以外の領域の鏡面状態を維持できる。The light emitting diode according to the invention of claim 8 is the light emitting diode according to claim 4, wherein the second first conductivity type GaP epitaxial layer and the third second conductivity type GaP are provided.
By forming the above-mentioned electrode in a recess having a predetermined shape formed by an etching process so that the second first conductivity type GaP epitaxial layer is exposed in the P epitaxial layer and the fourth second conductivity type GaP epitaxial layer. ,
The mirror state of the region other than the concave portion of the fourth second conductivity type GaP epitaxial layer can be maintained.
【００７２】また、請求項９の発明の発光ダイオードの
製造方法は、液相エピタキシャル成長法によって、第１
導電型ＧaＰ基板の表面に第１の第１導電型ＧaＰエピタ
キシャル層を形成すると同時に、上記第１導電型ＧaＰ
基板の裏面に第２の第１導電型エピタキシャル層を形成
した後、上記第１の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層
の表面に、第３の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層と
第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層と第２の第２
導電型ＧaＰエピタキシャル層とを順次形成して、エピ
タキシャル成長において裏面に形成された第２の第１導
電型エピタキシャル層によって裏面側に鏡面状態が形成
されて、裏面の反射率が高くなると共に、エピタキシャ
ル成長終了後に新たに裏面側を鏡面研磨する必要がなく
なるので、結晶内部にダメージを与えることなく、高効
率でかつ安価な高輝度発光ダイオードを製造することが
できる。The method for manufacturing a light-emitting diode according to the ninth aspect of the present invention is a method for manufacturing a light-emitting diode, comprising the steps of:
The first conductive type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the conductive type GaP substrate, and at the same time, the first conductive type GaP epitaxial layer is formed.
After forming the second first conductivity type epitaxial layer on the back surface of the substrate, the third first conductivity type GaP epitaxial layer and the first second conductivity type are formed on the surface of the first first conductivity type GaP epitaxial layer. -Type GaP epitaxial layer and second second
A conductive type GaP epitaxial layer is sequentially formed, and a mirror state is formed on the back side by the second first conductive type epitaxial layer formed on the back side during epitaxial growth, whereby the reflectance of the back side is increased and the epitaxial growth is completed. Since it is not necessary to newly mirror-polish the rear surface side, a highly efficient and inexpensive high-brightness light emitting diode can be manufactured without damaging the inside of the crystal.
【００７３】また、請求項１０の発明の発光ダイオード
の製造方法は、液相エピタキシャル成長法によって、第
１導電型ＧaＰ基板の表面に第１の第１導電型ＧaＰエピ
タキシャル層を形成すると同時に、上記第１導電型Ｇa
Ｐ基板の裏面に第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル
層を形成した後、第１の第１導電型ＧaＰエピタキシャ
ル層の表面に第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層
を形成すると同時に、第１導電型ＧaＰ基板の裏面側の
第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に第３
の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成し、さら
に、第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に
第２の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成すると
同時に、第１導電型ＧaＰ基板の裏面側の第３の第２導
電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に第４の第２導電型
ＧaＰエピタキシャル層を形成して、エピタキシャル成
長において裏面側に形成された第４の第２導電型ＧaＰ
エピタキシャル層によって裏面側に鏡面状態が形成され
て、裏面の反射率が高くなると共に、エピタキシャル成
長終了後に新たに裏面側を鏡面研磨する必要がなくなる
ので、結晶内部にダメージを与えることなく、高効率で
かつ安価な高輝度発光ダイオードを製造できる。In a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a light emitting diode, the first first conductivity type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the first conductivity type GaP substrate by a liquid phase epitaxial growth method. One conductivity type Ga
After forming the second first-conductivity-type GaP epitaxial layer on the back surface of the P substrate, the first second-conductivity-type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the first first-conductivity-type GaP epitaxial layer. The third surface of the second conductive type GaP epitaxial layer on the back surface side of the conductive type GaP substrate has a third surface.
The second conductive type GaP epitaxial layer is formed, and the second second conductive type GaP epitaxial layer is formed on the surface of the first second conductive type GaP epitaxial layer, and at the same time, the back surface of the first conductive type GaP substrate is formed. A fourth second conductivity type GaP epitaxial layer is formed on the front surface of the third second conductivity type GaP epitaxial layer on the side, and the fourth second conductivity type GaP formed on the back surface side during epitaxial growth.
A mirror surface state is formed on the back side by the epitaxial layer, and the reflectance of the back side is increased, and it is not necessary to newly mirror-polish the back side after the end of the epitaxial growth, so that the inside of the crystal is not damaged and the efficiency is high. In addition, an inexpensive high-brightness light emitting diode can be manufactured.
【図１】 図１はこの発明の第１実施形態のＧaＰ発光
ダイオードの構造を示すの断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a GaP light emitting diode according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 図２は上記ＧaＰ発光ダイオードの液相エピ
タキシャル成長温度のダイヤグラムである。FIG. 2 is a diagram of a liquid phase epitaxial growth temperature of the GaP light emitting diode.
【図３】 図３は上記ＧaＰ発光ダイオードの液相エピ
タキシャル成長に用いられるＧaＰ基板支持用治具の概
略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of a jig for supporting a GaP substrate used for liquid phase epitaxial growth of the GaP light emitting diode.
【図４】 図４は上記ＧaＰ発光ダイオードのエピタキ
シャル成長温度のダイヤグラムである。FIG. 4 is a diagram showing an epitaxial growth temperature of the GaP light emitting diode.
【図５】 図５は上記ＧaＰ発光ダイオードのエピタキ
シャル成長に用いられるＧaＰ基板支持用治具の概略断
面図である。FIG. 5 is a schematic sectional view of a jig for supporting a GaP substrate used for epitaxial growth of the GaP light emitting diode.
【図６】 図６はこの発明の第２実施形態のＧaＰ発光
ダイオードの構造を示すの断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a structure of a GaP light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.
１…ｎ型ＧaＰ基板、 ２…第１のｎ型ＧaＰエピタキシャル層、 ３…第２のｎ型ＧaＰエピタキシャル層、 ４…第３のｎ型ＧaＰエピタキシャル層、 ５…第１のｐ型ＧaＰエピタキシャル層、 ６…第２のｐ型ＧaＰエピタキシャル層、 ７…ｎ側電極、 ８…ｐ側電極、 ９…ｎ型ＧaＰ基板、 １０…第１のｎ型ＧaＰエピタキシャル層、 １１…第２のｎ型ＧaＰエピタキシャル層、 １２…第１のｐ型ＧaＰエピタキシャル層、 １３…第２のｐ型ＧaＰエピタキシャル層、 １４…第３のｐ型ＧaＰエピタキシャル層、 １５…第４のｐ型ＧaＰエピタキシャル層、 １６…ｎ側電極、 １７…ｐ側電極、 １９…ＧaＰ基板支持治具、 ２１…カーボン製プレート、 ２２…ＧaＰ基板支持治具。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... n-type GaP substrate, 2 ... 1st n-type GaP epitaxial layer, 3 ... 2nd n-type GaP epitaxial layer, 4 ... 3rd n-type GaP epitaxial layer, 5 ... 1st p-type GaP epitaxial layer 6: second p-type GaP epitaxial layer, 7: n-side electrode, 8: p-side electrode, 9: n-type GaP substrate, 10: first n-type GaP epitaxial layer, 11: second n-type GaP Epitaxial layer, 12: first p-type GaP epitaxial layer, 13: second p-type GaP epitaxial layer, 14: third p-type GaP epitaxial layer, 15: fourth p-type GaP epitaxial layer, 16: n Side electrode, 17: p-side electrode, 19: GaP substrate support jig, 21: carbon plate, 22: GaP substrate support jig.
Claims (10)
とも第１の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層と、第１
の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層と、第２の第２導
電型ＧaＰエピタキシャル層とが積層された発光ダイオ
ードであって、 上記第１導電型ＧaＰ基板の裏面に形成された反射用Ｇa
Ｐエピタキシャル層をを備えたことを特徴とする発光ダ
イオード。A first conductive type GaP epitaxial layer formed on a surface of the first conductive type GaP substrate;
A light emitting diode in which a second conductive type GaP epitaxial layer and a second second conductive type GaP epitaxial layer are stacked, wherein the reflective Ga formed on the back surface of the first conductive type GaP substrate.
A light emitting diode comprising a P epitaxial layer.
て、 上記反射用ＧaＰエピタキシャル層は、少なくとも上記
第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層を有し、 上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層のキャリ
ア濃度を上記第１導電型ＧaＰ基板よりも高い５×１０
17ｃｍ-3以上にしたことを特徴とする発光ダイオード。2. The light emitting diode according to claim 1, wherein the reflective GaP epitaxial layer has at least the second first conductivity type GaP epitaxial layer, and the second first conductivity type GaP epitaxial layer. 5 × 10 5 higher than that of the first conductivity type GaP substrate.
A light-emitting diode having a height of 17 cm -3 or more.
て、 上記反射用ＧaＰエピタキシャル層は、少なくとも上記
第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層を有し、 上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層のキャリ
ア濃度を５〜５０×１０15ｃｍ-3としたことを特徴とす
る発光ダイオード。3. The light emitting diode according to claim 1, wherein the reflective GaP epitaxial layer has at least the second first conductivity type GaP epitaxial layer, and the second first conductivity type GaP epitaxial layer. Wherein the carrier concentration of the light emitting diode is 5 to 50 × 10 15 cm −3 .
て、 上記反射用ＧaＰエピタキシャル層は、上記第１導電型
ＧaＰ基板の裏面に順次形成された第２の第１導電型Ｇa
Ｐエピタキシャル層と第３の第２導電型ＧaＰエピタキ
シャル層と第４の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層と
からなることを特徴とする発光ダイオード。4. The light emitting diode according to claim 1, wherein the reflective GaP epitaxial layer is formed on a back surface of the first conductive type GaP substrate in a second first conductive type Ga.
A light emitting diode comprising a P epitaxial layer, a third second conductivity type GaP epitaxial layer, and a fourth second conductivity type GaP epitaxial layer.
発光ダイオードにおいて、 上記反射用ＧaＰエピタキシャル層は所定の形状にパタ
ーンニングされ、 少なくとも上記第１導電型ＧaＰ基板の裏面が露出した
領域に形成された電極を備えたことを特徴とする発光ダ
イオード。5. The light emitting diode according to claim 2, wherein the reflective GaP epitaxial layer is patterned into a predetermined shape, and at least a back surface of the first conductivity type GaP substrate is exposed. A light emitting diode comprising an electrode formed in a region.
ドにおいて、 上記反射用ＧaＰエピタキシャル層は、上記第２の第１
導電型ＧaＰエピタキシャル層であって、 上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に
形成された所定の形状の電極か、または、上記反射用Ｇ
aＰエピタキシャル層の全表面に形成された電極を備え
たことを特徴とする発光ダイオード。6. The light emitting diode according to claim 2, wherein said reflective GaP epitaxial layer is formed of said second first layer.
A conductive type GaP epitaxial layer, an electrode having a predetermined shape formed on the surface of the second first conductive type GaP epitaxial layer, or the reflective G
A light-emitting diode comprising an electrode formed on the entire surface of an aP epitaxial layer.
ドにおいて、 上記反射用ＧaＰエピタキシャル層は、上記第２の第１
導電型ＧaＰエピタキシャル層であって、 上記第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層に形成さ
れた所定の形状の凹部と、 上記凹部に形成された電極とを備えたことを特徴とする
発光ダイオード。7. The light emitting diode according to claim 2, wherein the reflective GaP epitaxial layer is formed of the second first layer.
A light emitting diode comprising a conductive type GaP epitaxial layer, comprising: a concave portion having a predetermined shape formed in the second first conductive type GaP epitaxial layer; and an electrode formed in the concave portion.
て、 上記第１導電型ＧaＰ基板の裏面に形成された上記第２
の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層,第３の第２導電型
ＧaＰエピタキシャル層および第４の第２導電型ＧaＰエ
ピタキシャル層に、上記第２の第１導電型ＧaＰエピタ
キシャル層が露出するように形成された所定の形状の凹
部と、 上記凹部に形成された電極とを備えたことを特徴とする
発光ダイオード。8. The light emitting diode according to claim 4, wherein said second conductive type GaP substrate is formed on a back surface thereof.
Formed on the first conductive type GaP epitaxial layer, the third second conductive type GaP epitaxial layer and the fourth second conductive type GaP epitaxial layer so that the second first conductive type GaP epitaxial layer is exposed. A light-emitting diode comprising: a recess having a predetermined shape; and an electrode formed in the recess.
長法により製造する発光ダイオードの製造方法であっ
て、 第１導電型ＧaＰ基板の表面に第１の第１導電型ＧaＰエ
ピタキシャル層を形成すると同時に、上記第１導電型Ｇ
aＰ基板の裏面に第２の第１導電型エピタキシャル層を
形成する工程と、 上記第１の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面
に、第３の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層と第１の
第２導電型ＧaＰエピタキシャル層と第２の第２導電型
ＧaＰエピタキシャル層とを順次形成する工程とを有す
ることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。9. A method for manufacturing a light emitting diode, wherein the light emitting diode is manufactured by a liquid phase epitaxial growth method, wherein a first first conductivity type GaP epitaxial layer is formed on a surface of a first conductivity type GaP substrate, 1 conductivity type G
forming a second first-conductivity-type epitaxial layer on the back surface of the aP substrate; and forming a third first-conductivity-type GaP epitaxial layer on the front surface of the first first-conductivity-type GaP epitaxial layer. Forming a two-conductivity-type GaP epitaxial layer and a second second-conductivity-type GaP epitaxial layer sequentially.
成長法により製造する発光ダイオードの製造方法であっ
て、 第１導電型ＧaＰ基板の表面に第１の第１導電型ＧaＰエ
ピタキシャル層を形成すると同時に、上記第１導電型Ｇ
aＰ基板の裏面に第２の第１導電型ＧaＰエピタキシャル
層を形成する工程と、 上記第１の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に
第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成すると
同時に、上記第１導電型ＧaＰ基板の裏面側の上記第２
の第１導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に第３の第
２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成する工程と、 上記第１の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に
第２の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成すると
同時に、上記第１導電型ＧaＰ基板の裏面側の上記第３
の第２導電型ＧaＰエピタキシャル層の表面に第４の第
２導電型ＧaＰエピタキシャル層を形成する工程とを有
することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。10. A method for manufacturing a light emitting diode, wherein the light emitting diode is manufactured by a liquid phase epitaxial growth method, wherein a first first conductivity type GaP epitaxial layer is formed on a surface of a first conductivity type GaP substrate. 1 conductivity type G
forming a second first conductivity type GaP epitaxial layer on the back surface of the aP substrate; and forming a first second conductivity type GaP epitaxial layer on the surface of the first first conductivity type GaP epitaxial layer. The second conductive layer on the back side of the first conductivity type GaP substrate.
Forming a third second conductivity type GaP epitaxial layer on the surface of the first conductivity type GaP epitaxial layer; and forming a second second conductivity type GaP epitaxial layer on the surface of the first second conductivity type GaP epitaxial layer. At the same time as forming the layer, the third conductive type GaP substrate has
Forming a fourth second-conductivity-type GaP epitaxial layer on the surface of the second-conductivity-type GaP epitaxial layer.
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|---|---|---|---|
| JP10925899A JP3564321B2 (en) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | Light emitting diode and method of manufacturing the same |
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|---|---|---|---|---|
| EP2224790A1 (en) | 2000-07-17 | 2010-09-01 | Fujifilm Corporation | Light emitting element and azole compound |
-
1999
- 1999-04-16 JP JP10925899A patent/JP3564321B2/en not_active Expired - Fee Related
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